《食品貯運保鮮學(xué)》PPT課件.ppt

食品貯運保鮮學(xué),主講教師：任紅濤,教學(xué)目標(biāo),了解食品低溫保藏原理；掌握冷藏、凍藏技術(shù)的在食品行業(yè)中的應(yīng)用；掌握速凍調(diào)理食品生產(chǎn)工藝。,重點內(nèi)容：食品低溫保藏原理；冷藏及凍藏技術(shù)在食品在如何應(yīng)用。,第一節(jié)概述（基礎(chǔ)知識）,一、低溫保鮮概述食品冷凍保藏就是利用低溫保藏食品的過程，即降低食品溫度，并維持低溫水平或冷凍狀態(tài)，以便阻止或延緩它們的腐敗變質(zhì)，從而達到遠途運輸和短期或長期的貯藏目的。,利用低溫保藏食品是人類在實踐中所取得的成就。炎熱季節(jié)里，人們不僅懂得了可以利用山洞、地窖及井水和泉水降溫，還學(xué)會了用天然降溫的方法延緩食品的腐敗變質(zhì)。這種方法在那些沒有人工制冷的地區(qū)至今仍在使用。1875年人工制冷的出現(xiàn)，才為大量易腐食品較長期的貯藏、運輸創(chuàng)造了良好條件。于是冷藏庫、冷藏車和冷藏船相繼出現(xiàn)，并成為貯運食物原料和易腐食品的重要手段，從而起到了調(diào)劑市場、平衡供銷、合理安排生產(chǎn)、調(diào)整加工季節(jié)，并對食品質(zhì)量起到了保證作用。,魚、肉、禽一類凍制品的出現(xiàn)可追溯到19世紀(jì)下半期。凍魚最初是天然凍結(jié)而成，常在冬天冰凍的河面上進行，即使現(xiàn)在，仍然使用。不過，目前基本上都改用人工制冷法。,凍制或速凍蔬菜始銷于1930年，這是克伯宰（Birdseye，Clarence）在特雷勒博士（Tressler，D.K.）等人協(xié)助下從1923年開始研究后所取得的成果。最初曾因條件未成熟而受挫，直至1945年凍制濃縮橙汁出現(xiàn)才獲得成功。,中國冷凍食品的起步較晚，最初只是在一些沿海大城市加工少量產(chǎn)品出口。1973年以后，北京、上海、青島等地陸續(xù)從日本引進螺旋式速凍裝置，進入20世紀(jì)80年代后，隨著我國引進速凍設(shè)備(如從瑞典引進的液態(tài)化速凍裝置等)的不斷增多和國產(chǎn)速凍設(shè)備的研制成功，國內(nèi)速凍食品的品種和產(chǎn)量開始較大幅度地增加。,進入20世紀(jì)90年代，國內(nèi)冷凍食品工業(yè)迅速發(fā)展，1995年我國冷凍食品的總產(chǎn)量約240萬噸，如果按當(dāng)時年增長率20%-25%計算，估計目前我國冷凍食品的總產(chǎn)量已達800-l000萬噸。國內(nèi)冷凍食品發(fā)展較快的有上海、北京、天津等大城市和沿海開放城市。近年來，國內(nèi)冷凍食品中發(fā)展較快的產(chǎn)品是速凍蔬菜和冷凍調(diào)理食品。,表36部分國家和地區(qū)冷凍方便食品年人均消費量單位:公斤,圖39世界冷凍食品產(chǎn)品品種結(jié)構(gòu)圖,在特大城市和大城市里，冷凍餡類主食、點心，冷凍調(diào)理食品已進入尋常百姓家，成為一口三餐的組成部分。國家統(tǒng)計局經(jīng)濟景氣監(jiān)測中心1998年中國城市食品消費形態(tài)調(diào)查結(jié)果表明，54的家庭食用速凍主食，最受歡迎的是速凍餃子，選擇率80，其他依次為湯圓57、包子33、餛飩28、饅頭花卷25、燒麥14和粽子11。目前，冷凍食品市場上的主要品種還是米面餡類、點心和水產(chǎn)品、畜禽肉加工產(chǎn)品。,圖672002年速凍食品市場主要品牌市場綜合占有率圖,二.食品防腐的基本原理,1食品腐敗變質(zhì)的過程與原因1.1微生物的作用微生物的作用,如金黃色葡萄球菌、變形桿菌等細(xì)菌的作用。對于食品的腐敗，微生物的活動是重要的，是微生物利用食品本身的營養(yǎng)成分，在適宜條件下生長繁殖，進行代謝作用的結(jié)果。最終使食品的化學(xué)性質(zhì)或物理性質(zhì)發(fā)生改變，失去原有的或應(yīng)有的營養(yǎng)價值、組織狀態(tài)以及色、香、味、形。,引起食品腐敗的微生物有細(xì)菌、酵母和霉菌，其中以細(xì)菌引起的變質(zhì)最為顯著。,食品變?yōu)榕囵B(yǎng)基,吸收營養(yǎng)物質(zhì)，并分泌各種酶類，將大分物質(zhì)分解為小分子物質(zhì),微生物對食品的腐敗不僅局限于降解作用，許多食物的腐敗，是由于微生物代謝活動中的合成產(chǎn)物引起的，有些微生物能合成色素，引起食物變色；有些微生物具有合成多糖的能力，從而使食品內(nèi)部或表面產(chǎn)生粘液。,1.2食品原料輔料的各種酶類,食物中的各種酶類。特別是有生命的植物性食品與蛋類，具有新陳代謝活動，呼吸作用使其能夠產(chǎn)生呼吸熱，食品溫度上升，增加腐敗的幾率。進行生化反應(yīng)的速度隨著食品的種類不同，特別是海水魚在適宜的溫度條件下，進行的速度就快。,魚類因本身的組織酶的作用，在相當(dāng)短的時間內(nèi)，經(jīng)過一系列的中間變化，使蛋白質(zhì)水解為氨基酸和其他的含氮化合物及非含氮化合物，脂肪分解生成游離的脂肪酸，糖原酵解為乳酸。,1.3空氣的溫度和濕度,濕度就是食品中的水分含量，不過這里是指食品中自由水的含量，即水分活性(Aw)。從表中不難看出，細(xì)菌生長要求Aw較高，霉菌Aw較低，大多數(shù)新鮮烹飪原料Aw值較高(0.98-0.99)在標(biāo)準(zhǔn)貯存條件下較易腐敗，一般認(rèn)為Aw值在0.70干制食品中可保存數(shù)年之久。每種微生物都具有一個適合其生長的最適溫度，而且微生物對低溫的反應(yīng)較差，許多食品腐敗微生物，甚至病原微生物都具有在低于6的溫度下生長的能力，在冷凍狀況下，微生物的活動處于停止?fàn)顟B(tài)，但并不意味著被殺死。,了解了食物腐敗的原理,就可采用相應(yīng)的對策來防止食物的腐敗變質(zhì)。按照食品貯藏的基本原理可分兩大類:一是全部或部分殺滅微生物和破壞酶活性的貯藏方法,如加熱法、輻射法、紫外線照射法及化學(xué)殺菌劑法。二是抑制微生物發(fā)育、酶活性和非酶化學(xué)變化的貯藏技術(shù),有低溫法、干燥法、酸漬法、糖漬法等。針對食品腐敗原理主要有以下幾種防腐措施：低溫、高溫、低水分、糖鹽漬、酸漬、煙薰、化學(xué)防腐劑。,三.食品冷凍冷藏的生物化學(xué)基礎(chǔ),食品的營養(yǎng)成分可分為有機物質(zhì)和無機物質(zhì)。無機物質(zhì)直接來自于自然界中的水和鹽等物質(zhì)，而有機物質(zhì)主要來自于一兩個方面：一個是植物，另一個是動物。,植物性食品主要包括各種谷物、果品和蔬菜；動物性食品主要指家畜肉、禽肉、魚類、蛋類和乳品等。植物性食品在冷藏過程中是有生命的活的物體，靠自身的物質(zhì)消耗來維持生命的代謝活動，可繼續(xù)完成成熟、衰老、死亡等過程。,動物性食品除鮮蛋為有生命食品外，其他均為無生命食品。無論是有生命食品還是無生命食品，食品自身均進行著一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，同時微生物也不斷地對其進行侵染，使食品最終腐爛變質(zhì)。,1.食品材料的基本構(gòu)成,1.1植物細(xì)胞(plantcell)植物細(xì)胞是由細(xì)胞壁(cellwall)、細(xì)胞膜(cellmembrane)、細(xì)胞溶液(cytosol)、細(xì)胞核(nucleus)、液泡(vacuoles)、質(zhì)體(plastid)等構(gòu)成。其中細(xì)胞壁、液泡和質(zhì)體是植物細(xì)胞特有的組成部分，是植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的主要區(qū)別之一。,1.2動物肌纖維(Musclefibre),在形態(tài)上，畜禽肉主要由肌肉組織、脂肪組織、結(jié)締組織和骨骼組織等組成，其所占比例分別約為：肌肉組織50%-60%、脂肪組織20%-30%、骨骼組織13%-20%、結(jié)締組織7%-11%。此外，還有比例較少的神經(jīng)組織和淋巴及血管等。肌肉組織是肉的主要組成部分，可分為橫紋肌、平滑肌和心肌三種。其中橫紋肌是肉的主體，也是加工的主要對象。,肌纖維細(xì)胞內(nèi)有許多微細(xì)的肌原纖維(myofibril)、細(xì)胞核、線粒體(mitochondria)和汁液等物質(zhì)，外面被一層富有彈性的肌纖維膜(sarcolemma)所包裹。許多肌纖維細(xì)胞集合起來形成肌束，肌束的周圍被結(jié)締組織的膜所包圍。肌束再集合而形成肌肉，肌肉再被外面的結(jié)締組織所包裹，而血管、淋巴和神經(jīng)組織就分布于這些結(jié)締組織中。,平滑肌是構(gòu)成血管壁和胃腸壁的物質(zhì)，心肌是構(gòu)成心臟的物質(zhì)。它們在肌肉組織中所占的比例很小，但都是由肌纖維細(xì)胞構(gòu)成的。這些肌纖維與橫紋肌的肌纖維比較，僅在細(xì)胞和細(xì)胞核的形狀方面略有不同。,四.食品材料的主要化學(xué)成分,1.1蛋白質(zhì)(Proteins)蛋白質(zhì)是構(gòu)成一切生命體的重要物質(zhì)，也是食品冷凍冷藏加工中保存的主要對象。構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本元素是：碳、氫、氮、氧、硫、磷等物質(zhì)，有些蛋白質(zhì)還含有鐵、銅、鋅等元素。,在酸、堿、酶等物質(zhì)作用下蛋白質(zhì)可發(fā)生下列水解反應(yīng)，最終將大分子的蛋白質(zhì)水解為較小分子的氨基酸：蛋白質(zhì)多肽(polypeptide)二肽(dipeptide)氨基酸,蛋白質(zhì)可分為單純蛋白質(zhì)（simpleproteins）和結(jié)合蛋白質(zhì)（eoniugatedproteins）。單純蛋白質(zhì)水解時只能產(chǎn)生氨基酸；而結(jié)合蛋白質(zhì)水解時除產(chǎn)生氨基酸外，還有其他化合物，如糖、磷酸、金屬有機化合物、核酸等。單純蛋白質(zhì)包括清蛋白（albumins）、球蛋白（globulins）、谷蛋白（glutelins）、醇溶谷蛋白（prolamines）、組蛋白（histones）、精蛋白（spermatines）、硬蛋白（seleroproteins）等；結(jié)合蛋白質(zhì)包括核蛋白（nueleoproteins）、磷蛋白（phosphoproteins）、脂蛋白（lipoproteins）、糖蛋白（glyeoproteins）、色蛋白（ehromoproteins）等。,動物肌肉中的蛋白質(zhì)主要是肌球蛋白（myosin）和肌動蛋白（actin）。動物皮、骨、結(jié)締組織中的蛋白質(zhì)主要是膠元（conagen）。它也是一種蛋白質(zhì)，主要由脯氨酸、經(jīng)脯氨酸、甘氨酸等組成，膠元受熱分解后產(chǎn)生明膠。動物乳中的蛋白質(zhì)主要是酪蛋白（casein）、乳球蛋白（lac-toglobuhns）和脂肪球膜蛋白等組成。,在谷類、豆類等植物性食品中，面粉含有的蛋白質(zhì)主要是構(gòu)成面筋的醇溶谷蛋白和谷蛋白以及可溶性的清蛋白和球蛋白等。豆類等油料作物中的蛋白質(zhì)主要是球蛋白，如大豆球蛋白、豌豆球蛋白等。,蛋白質(zhì)的主要性質(zhì):,（1）兩性電解質(zhì)（amphotericelectrolyte）蛋白質(zhì)既能和酸作用，又能和堿作用。當(dāng)溶液在某一特定的pH值時，蛋白質(zhì)所帶的正電荷與負(fù)電荷恰好相等，蛋白質(zhì)不顯電性，這時溶液的pH值稱為該蛋白質(zhì)的等電點（IEP）。蛋白質(zhì)處于等電點時，將失去膠體的穩(wěn)定性而發(fā)生沉淀現(xiàn)象。,（2）蛋白質(zhì)的膠凝性質(zhì)（geningproperty）蛋白質(zhì)的直徑約為1-10Onm，其顆粒尺寸在膠體粒子范圍內(nèi)，是親水化合物。在水溶液中，由于其表面帶有很多極性基團，被具有極性的水分子所包圍，使蛋白質(zhì)顆粒分散在水溶液中呈溶膠狀態(tài)。包圍蛋白質(zhì)顆粒的水分子是從有序排列到無序排列逐漸變化的，越靠近蛋白質(zhì)顆粒的水分子，與其結(jié)合力越強，其溶解度、蒸汽壓、冰點等均顯著下降，而粘度卻顯著上升。蛋白質(zhì)在食品中的另一種存在狀態(tài)是凝膠態(tài)，它與蛋白質(zhì)溶液的溫度有關(guān)。當(dāng)溫度下降時，可由溶膠態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài)。溶膠態(tài)可看作是蛋白質(zhì)顆粒分散在水中的分散體系；而凝膠態(tài)則可看作是水分散在蛋白質(zhì)中的一種膠體狀態(tài)。,（3）蛋白質(zhì)的熱變性（heatdenaturation）當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)受不同溫度（加熱或冷凍）和其他因素作用時，蛋白質(zhì)的構(gòu)象可發(fā)生變化，使其物理和生物化學(xué)性質(zhì)也隨之變化，這種蛋白質(zhì)稱為變性蛋白質(zhì)。變性蛋白質(zhì)在溶液中溶解度下降，同時也失去了其生理活性功能。在日常生活中，蛋清受熱凝固、毛發(fā)受熱卷曲、肉類解凍后汁液流失等都是蛋白質(zhì)變性的表現(xiàn)。,1.2脂肪（fats）,脂肪在食品中的作用主要是提供熱量，1g脂肪的發(fā)熱量平均可達38kJ，約為同等重量的糖和蛋白質(zhì)發(fā)熱量的2.2倍以上，是食品中熱量最高的營養(yǎng)素。脂肪主要由甘油和脂肪酸組成，其中也常有少量的色素、脂溶性維生素和抗氧化物質(zhì)。,脂肪的性質(zhì)與脂肪酸關(guān)系很大，脂肪酸可分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸。脂肪中含有的飽和脂肪酸成分越多，其流動性越差。習(xí)慣上稱常溫下呈固態(tài)的脂肪為脂，如多數(shù)動物性脂肪。反之則稱為油，如豆油、花生油、芝麻、油、菜油等各種植物油。,在天然脂肪中，脂肪酸多以偶數(shù)碳原子直鏈形式存在。其中鏈越長，沸點就越高，熔點也有不規(guī)則的增高；雙鍵越多，不飽和程度越高，氧化也越快。陸上動、植物脂肪中以C18脂肪酸居多，C16脂肪酸次之；水產(chǎn)動物脂肪中以C20和C22脂肪酸居多；兩棲類、爬行類、鳥類及嚙齒類脂肪中的脂肪酸組成介于水產(chǎn)動物和陸生高等動物之間。,在高等陸生動物脂肪中，脂肪酸主要是軟脂酸、油酸和少量的硬脂酸。哺乳動物乳汁中除軟脂酸和油酸外，往往還有相當(dāng)比例的短鏈脂肪酸（C4-C10）。植物脂肪中的脂肪酸主要是軟脂酸、油酸，視品種不同往往還含有亞油酸或亞麻酸。水產(chǎn)動物脂肪中，不飽和脂肪酸的含量不但占絕大部分，而且種類也很多。淡水魚類脂肪中以C18不飽和脂肪酸的比例高，而海水魚類脂肪中則以C20及C22不飽和脂肪酸居多。,脂肪在酸、堿溶液中或在微生物作用下可迅速水解為甘油和脂肪酸，使甘油分離出來。脂肪酸在酶的一系列催化作用下可生成-酮酸，脫羧后成為具有苦味及臭味的酮類。,脂肪變質(zhì)的另一原因是脂肪酸鏈中不飽和鍵被空氣中的氧氣所氧化，生成過氧化物（peroxide）。過氧化物繼續(xù)分解產(chǎn)生具有刺激性氣味的醛、酮或酸等物質(zhì)。脂肪氧化也稱為脂肪酸敗（rancidity），脂肪酸敗不但使脂肪失去營養(yǎng)，而且也產(chǎn)生毒性。,可以從兩個方面減少或避免脂肪酸敗：一是向食品中添加天然抗氧化劑（antioxidant）或合成抗氧化劑，如單寧（tannin）、棉酚、生育酚（tocopherols）以及特丁基對苯二酚等；另一個是控制合理加工貯藏條件。,1.3糖（Sugar）,糖的主要組成元素是碳、氫、氧。糖主要存在于植物性食品中，占植物干重的50%-80%。糖是人體熱量的重要來源，1g葡萄糖在體內(nèi)完全氧化可以產(chǎn)生16kJ的熱量。糖也是參與人體重要代謝過程的主要物質(zhì)。糖可分為單糖、低聚糖和多糖三類。,淀粉呈顆粒狀，在一定的溫度下，吸水后體積膨脹約50-100倍，由淀粉大顆粒分解為細(xì)小淀粉分子而形成膠體溶液，此過程稱為淀粉糊化(gelatinization)。糊化后的淀粉稱為-淀粉，在適宜的溫度下長期存放，-淀粉會發(fā)生老化(retrogradation)，老化是膠體溶液中淀粉分子重新聚集與結(jié)晶的過程。,與生淀粉（-淀粉）比較，老化后的淀粉不易被人體所吸收，因此，在工業(yè)上常采用-20速凍來避免淀粉老化。,果膠(pectin)主要存在于細(xì)胞壁和細(xì)胞壁之間，起細(xì)胞間的粘接作用。果膠一般有三種狀態(tài)，即原果膠、果膠和果膠酸。未成熟的果實中主要是原果膠，其組織堅硬，隨著果實的成熟，由原果膠變?yōu)楣z，最終轉(zhuǎn)化為果膠酸，使果實組織柔軟。果膠物質(zhì)只能被人體部分吸收。,1.4維生素(vitamin）,維生素雖是食品中的微量有機物質(zhì)，但其營養(yǎng)價值卻不可低估。維生素是人體生理過程以及蛋白質(zhì)、脂肪、糖等代謝過程中不可缺少的成分，除了極少數(shù)幾種維生素外，人體是不能合成維生素的，只能從食品中獲取。冷凍冷藏對維生素的破壞較小。,1.5酶(enzyme）,沒有酶的存在，生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)將非常緩慢，或者需要在高溫高壓等特殊條件下才能進行。有酶的存在，生物物質(zhì)能在常溫常壓下以極高的速度和很強的專一性進行。食品加工與貯藏中，酶可來自食品本身和微生物兩方面，酶的催化作用通常使食品營養(yǎng)質(zhì)量和感官質(zhì)量下降，因此，抑制酶的活性是食品加工貯藏中的重要內(nèi)容之一。由于酶是一種特殊的蛋白質(zhì)，在不同的pH值環(huán)境下，其活性也不同，大多數(shù)酶的最適宜pH值在4.5-8.0范圍內(nèi)，即在中性、弱酸、弱堿環(huán)境中能夠保持活性。,1.6礦物質(zhì)(mineral）,食品中除了構(gòu)成水分和有機物質(zhì)的C、H、O、N四種元素以外，其他元素統(tǒng)稱為礦物質(zhì)。根據(jù)人體對礦物質(zhì)的需求量，可將礦物質(zhì)分為常量元素和微量元素。含量在0.01以上的元素稱為常量元素；其他的為微量元素。鈣、鎂、磷、鈉、鉀、氯、硫為常量元素，鐵、鋅、銅、碘、錳、鉬、鈷、硒、鉻、鎳、錫、硅、氟、釩等為微量元素。,人體對礦物質(zhì)的需求量是不同的，過多或過少均會影響健康，如缺鈣會導(dǎo)致人體骨質(zhì)疏松；缺碘會使人體甲狀腺腫大；鉀過多會使人體血管收縮，造成四肢蒼白無力、嗜睡甚至突然死亡等。人體所需要的礦物質(zhì)主要從食品中獲得，它們以無機鹽形式存在于食品中。,1.7水分(water）,水是組成一切生命體的重要物質(zhì)，也是食品的主要成分之一。水分存在的狀態(tài)直接影響著食品自身的生化過程和周圍微生物的繁殖狀況。食品中的水分可分為自由水和結(jié)合水。,自由水也稱為游離水，主要包括食品組織毛細(xì)孔內(nèi)或遠離極性基團能夠自由移動、容易結(jié)冰、能溶解溶質(zhì)的水。自由水在動物細(xì)胞中含量較少，而在某些植物細(xì)胞中含量卻較高。結(jié)合水包圍在蛋白質(zhì)和糖分子周圍，形成穩(wěn)定的水化層。結(jié)合水不易流動，不易結(jié)冰，也不能作為溶質(zhì)的溶劑。結(jié)合水對蛋白質(zhì)等物質(zhì)具有很強的保護作用，對食品的色、香、味及口感影響很大。近年來研究表明，加熱干燥或冷凍干燥可除去部分結(jié)合水，而冷凍冷藏對結(jié)合水影響卻較小。,五.食品冷凍冷藏保鮮原理,1.溫度對微生物(micro-organisms)的作用食品冷凍冷藏中主要涉及的微生物有細(xì)菌(bacteria)、霉菌(moulds)和酵母菌(yeasts)，它們是能夠生長繁殖的活體，因此需要營養(yǎng)和適宜的生長環(huán)境。動物性食品是它們生長繁殖的最好材料，而植物性食品只有在受到物理損傷或處于衰老階段時，才易被微生物所利用。由于微生物能分泌出各種酶類物質(zhì)，使食品中的蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分發(fā)生分解，并產(chǎn)生硫化氫、氨等難聞的氣味和有毒物質(zhì)，使食品失去食用價值。,根據(jù)微生物對溫度的耐受程度，將其劃分為四類，即嗜冷菌(psychrophile)、適冷菌(psychrotroph、嗜溫菌(mesophile)和嗜熱菌(thermophile)。溫度對微生物的生長繁殖影響很大。溫度越低，它們的生長與繁殖速率也越低。當(dāng)處在它們的最低生長溫度時，其新陳代謝活動已減弱到極低的程度，并出現(xiàn)部分休眠狀態(tài)。,2.溫度對酶活性(enzymeactivity)的影響,溫度對酶活性（即催化能力）影響最大，40-50時，酶的催化作用最強。隨著溫度的升高或降低，酶的活性均下降。一般來講，在0-40范圍內(nèi)，溫度每升高10K,反應(yīng)速度將增加1-2倍。一般最大反應(yīng)速度所對應(yīng)的溫度均不超過60。當(dāng)溫度高于60時，絕大多數(shù)酶的活性急劇下降。,而溫度降低時，酶的活性也逐漸減弱。酶活性雖在冷凍冷藏中顯著下降，但并不說明酶完全失活，在長期冷藏中，酶的作用仍可使食品變質(zhì)。當(dāng)食品解凍后，隨著溫度的升高，仍保持活性的酶將重新活躍起來，加速食品的變質(zhì)。商業(yè)上一般采用-18作為貯藏溫度，實踐證明，對于多數(shù)食品在數(shù)周至數(shù)月內(nèi)是安全可行的。,基質(zhì)濃度和酶濃度對催化反應(yīng)速度影響也很大。例如，在食品凍結(jié)時，當(dāng)溫度降至-1-5時，有時會呈現(xiàn)其催化反應(yīng)速度比高溫時快的現(xiàn)象，其原因是在這個溫度區(qū)間，食品中的水分有80%變成了冰，而未凍結(jié)溶液的基質(zhì)濃度和酶濃度都相應(yīng)增加的結(jié)果。,3.溫度對呼吸作用的影響,果蔬食品在冷卻冷藏加工中（冰點以上），呼吸是植物性食品維持生命代謝特有的現(xiàn)象。呼吸可分為有氧呼吸和缺氧呼吸。有氧呼吸的實質(zhì)是在酶的催化下消耗自身能量的氧化過程，使其中的糖類和有機物質(zhì)分解為CO2和H20,同時放出大量的熱。缺氧呼吸是在氧氣不足的環(huán)境下，糖類自身分解為乙醇和CO2，同時放出少量熱。無論是有氧呼吸還是缺氧呼吸，呼吸都使食品的營養(yǎng)成分損失，而且呼吸放出的熱量與有毒物質(zhì)也加速食品的變質(zhì)。,六.食品冷凍過程的物理化學(xué)基礎(chǔ),1.食品的物理化學(xué)特點食品不僅是多組分、多相、非均質(zhì)的物質(zhì)系統(tǒng)，而且是物理化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的極其復(fù)雜的物質(zhì)系統(tǒng)?，F(xiàn)以面包為例加以說明。,面包中主要是面粉(wheatflour)和水，并含有少量的空氣、食鹽、糖、酵母和發(fā)酵的醇。面粉的主要成分是面筋、蛋自質(zhì)、淀粉、脂肪和其他多糖等。其中的氣相有空氣、水蒸氣和多種揮發(fā)物；其中的固相有結(jié)晶的、非結(jié)晶的。如新鮮面包中少量的淀粉是晶狀的，隨著存放時間的增長，其晶狀的數(shù)量也要增多。,2.水的相圖和水的凍結(jié)特性,3.降溫曲線,圖中的斜長虛線表示槽內(nèi)溫度；實線表示水溫。純水在一個大氣壓下的冰點是273.15K(即O），但在一般情況下，純水只有被冷卻到低于O的某一溫度時才開始凍結(jié)。這種現(xiàn)象被稱為過冷(subcooling)。開始出現(xiàn)冰晶的溫度與相平衡凍結(jié)溫度之差，稱為過冷度。在過程abc中，水以釋放顯熱的方式降溫；當(dāng)過冷到點c時，由于冰晶開始形成，釋放的相變潛熱使樣品的溫度迅速地回升到0，即過程cd；在過程de中，水在平衡的條件下，繼續(xù)析出冰晶，不斷釋放大量固化潛熱。在此階段中，樣品溫度保持恒定的平衡凍結(jié)溫度0；當(dāng)全部水被凍結(jié)后，固化的樣品以較快速率降溫。ef段的降溫速率可能遠大于槽溫的下降速率。,4.過冷和成核,冰晶的成核(nucleation)過程主要由熱力學(xué)條件決定，而冰晶的生長過程主要由動力學(xué)條件決定。當(dāng)水處于過冷態(tài)（亞穩(wěn)態(tài)）時，可能以兩種形式形成冰晶核心（晶核,nuclei)，即均勻成核(homogenousnucleation和非均勻成核(heterogenousnucleation）。均勻成核是指在一個體系內(nèi)各處的成核幾率均相等；由于熱起伏（或熱漲落）可能使原子或分子一時聚集成為新相的集團（又稱為新相的胚芽，embryos)，若胚芽大于臨界尺寸時就成為晶核。對于均勻成核，要求有較大的過冷度。例如，對很純的微小水滴，已發(fā)現(xiàn)到-40或更低的溫度還未結(jié)冰。,非均勻成核，又稱異相成核，是指水在塵埃、容器表面及其他異相表面等處形成晶核。對于非均勻成核，所要求的過冷度比均勻成核要小得多。對于體積較大的水，一般均具有異相成核的條件，因此只要溫度比0稍低幾度就能形成冰晶核。,5.水溶液的凍結(jié)和特性,兩種或多種物質(zhì)均勻混合，而且彼此呈分子狀態(tài)分布的物質(zhì)均可稱為溶液(solution)。溶液可以是液態(tài)的，也可以是氣態(tài)的或固態(tài)的。我們這里討論的是由水和一種或幾種物質(zhì)組成的液態(tài)溶液，且將水稱為溶劑(solvent），將其他物質(zhì)稱為溶質(zhì)(solute)。,l）稀溶液中水的蒸汽壓p水等于純水的蒸汽壓P水0乘以溶液中水的摩爾分?jǐn)?shù)x水；或者可以說，溶液中水的蒸汽壓的降低值P水0-P水等于純水的蒸汽壓p水0乘以溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)xP水0-P水=p水0 x,2)在相同的外壓下，稀溶液的沸點Tb要高于純水的沸點Tb0,其沸點升高值(boiling-pointelevation)正比于溶液的質(zhì)量濃度ms。Tb=Tb-Tb0=Kbms(Kb為沸點升高常數(shù)),3)在相同的外壓下，當(dāng)溫度降低時，若水和溶質(zhì)不生成固溶體，而且生成的固態(tài)是純冰，則稀溶液中水的冰點Tf要低于純水的冰點Tf0，其冰點的降低值正比于溶液的質(zhì)量摩爾數(shù)。Tf=Tf0-Tf=Kfms(Kf為凝固點降低常數(shù)),6.水溶液的凍結(jié)特性,現(xiàn)以含鹽(NaCl)的水溶液為例，說明凍結(jié)過程中溶液的溫度和濃度的變化關(guān)系。圖2-5表示的是NaCl+H2O二元溶液相圖的左半部分（即低濃度部分）。,若在室溫Tm下，溶液的初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)由w1提高到w2，則溶液中液相部分的狀態(tài)變化就沿著a2b2E的曲線進行。上述討論的是在一般的降溫速率時所發(fā)生的均勻凍結(jié)情況。如果初始濃度較大，且降溫速率極高，溶液來不及析出冰，溶液溫度被降至低于Tb,甚至低于TE，就可能使溶液非晶態(tài)固化。,7.融化過程的特點,融化過程的作用是將已凍結(jié)的食品材料進行復(fù)溫，力求使之恢復(fù)到原先未凍結(jié)前的狀態(tài)。雖然它是凍結(jié)過程的逆過程，但融化過程的溫度控制卻比凍結(jié)過程要困難得多，也很難達到高的復(fù)溫速率。,在融化過程中，樣品的外層首先被融化，供熱過程必須先通過這個已融化的液體層，而在凍結(jié)過程中，樣品外層首先被凍結(jié)，吸熱過程通過的是凍結(jié)層。冰的比熱容只有水的一半，熱導(dǎo)率卻為水的4倍，導(dǎo)溫系數(shù)為水的8.6倍。因此，凍結(jié)過程的傳熱條件要比融化過程好得多，在融化過程中，很難達到高的復(fù)溫速率。,七.食品材料的凍結(jié)特性和凍結(jié)率,食品的凍結(jié)過程和純水不同。由于食品是由多元組分所組成的，因而實際上并不出現(xiàn)明顯的“凍結(jié)平臺”。下表為部分食品材料的初始凍結(jié)溫度。,當(dāng)溫度低于初始溫度后，部分水結(jié)成冰。食品大體可看成由固體材料、水和冰三部分組成。當(dāng)更多的水結(jié)冰后，溶液的濃度進一步提高，冰點進一步降低，整個結(jié)冰的過程是在濃度變化的情況下進行的。,食品在凍結(jié)點與共晶點之間的任意溫度下，其水分凍結(jié)的比例稱凍結(jié)率(w0)，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，其近似值可用下式計算：(為食品凍結(jié)點溫度，為食品凍結(jié)點以下的實測溫度),八.影響微生物低溫致死的因素,1.溫度的高低在冰點左右，特別在冰點以上，微生物仍然具有一定的生長繁殖能力，雖只有部分能適應(yīng)低溫的微生物和嗜冷菌逐漸增長，但最后也會導(dǎo)致食品變質(zhì)。對低溫不適應(yīng)的微生物則逐漸死亡。這就是高溫冷藏食品時仍會出現(xiàn)不耐久藏的原因。,稍低于生長溫度或凍結(jié)溫度進對微生物的威脅性最大，一般為0，尤以-2-5為最甚，此時微生物的活動就會受到抑制或幾乎全部死亡。溫度冷卻到-20-25時，微生物細(xì)胞內(nèi)所有酶的反應(yīng)實際上幾乎全部停止，并且還延緩了細(xì)胞內(nèi)膠質(zhì)體的變性，因而此時微生物的死亡比在-8-10時就緩慢得多。,2.降溫速度,食品凍結(jié)前，降溫愈速，微生物的死亡率也愈大。這是因為迅速降溫過程中，微生物細(xì)胞內(nèi)新陳代謝時原來協(xié)調(diào)一致的各種生化反應(yīng)未能及時迅速重新調(diào)整，并和溫度變化情況相適應(yīng)所致。食品凍結(jié)時情況恰好相反，緩凍將導(dǎo)致大量微生物死亡，而速凍則相反。,因為緩凍時一般食品溫度常長時間處于-8-12，并形成量少粒大的冰晶體，對細(xì)胞產(chǎn)生機械性破壞作用，還促進蛋白質(zhì)變性，以致微生物死亡率相應(yīng)增加。速凍時食品在對細(xì)胞威脅性最大的溫度范圍內(nèi)停留的時間甚短，同時溫度迅速下降到-18以下，能及時終止細(xì)胞內(nèi)酶的反應(yīng)和延緩膠質(zhì)體的變性，故微生物的死亡率也相應(yīng)降低。一般情況下，食品速凍過程中微生物的死亡數(shù)僅為原菌數(shù)的50%左右。,3.結(jié)合水分和過冷狀態(tài)急速冷卻時，如果水分能迅速轉(zhuǎn)化成過冷狀態(tài)，避免結(jié)晶并成為固態(tài)玻璃質(zhì)體，這就有可能避免因介質(zhì)內(nèi)水分結(jié)冰所遭受到的破壞作用。類似這樣的現(xiàn)象在微生物細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)凍結(jié)時就有出現(xiàn)的可能，當(dāng)它含有大量結(jié)合水分時，介質(zhì)極易進入過冷狀態(tài)，不再形成冰晶體，這將有利于保持細(xì)胞內(nèi)膠質(zhì)體的穩(wěn)定性。若和生長細(xì)胞相比，細(xì)菌和霉菌芽孢中的水分含量就比較低，而其中結(jié)合水分的含量就比較高，因而它們在低溫下的穩(wěn)定性也就相應(yīng)地較高。,4.介質(zhì)高水分和低pH值的介質(zhì)會加速微生物的死亡，而糖、鹽、蛋白質(zhì)、膠體、脂肪對微生物有保護作用。5.貯期低溫貯藏時微生物數(shù)一般總是隨著貯存期的增加而有所減少；但是貯藏溫度愈低，減少的量愈少，有時甚至于沒有減少。貯藏初期（也即最初數(shù)周內(nèi)），微生物減少的量最大，其后它的死亡率下降。一般來說，貯藏一年后微生物死亡數(shù)將達原菌數(shù)的60%-90%以上。在酸性水果和酸性食品中微生物數(shù)的下降比在低酸性食品中更多。,6.交替凍結(jié)和解凍理論上認(rèn)為交替凍結(jié)和解凍將加速微生物的死亡，實際上效果并不顯著。凍制食品并非無菌，因而就可能含有病原菌，如肉毒桿菌、金黃色葡萄球菌、腸球菌、溶血性鏈球菌、沙門氏菌等。,九.水和溶液的結(jié)晶理論,液體的結(jié)晶(crystallization)由兩個過程組成，一是晶核形成過程(nucleation)；另一是晶體生長的過程(crystalpropagation)，這兩個過程均是由吉布斯自由能驅(qū)動，和過冷度(undercooling、subcooling)有密切關(guān)系。,在液體中產(chǎn)生穩(wěn)定的固態(tài)核的過程稱為成核過程。成核只能是在溫度低于融點溫度Tm的條件下才能產(chǎn)生。根據(jù)機理成核可分為均相成核(homogeneousnucleation)和異相成核（heterogeneneousnucleation）兩類。均相成核溫度Th要比異相成核溫度Thet低，即ThThet520cm/h，中速凍結(jié)v=15cm/h，慢速凍結(jié)v=0.11m/h。,國際冷凍協(xié)會(IIR)委員會對食品凍結(jié)速度所作的定義如下：食品表面與溫度中心點間的最短距離與食品表面溫度達到0后，食品溫度中心點降至比凍結(jié)點低10所需時間之比，該比值即食品凍結(jié)速度。目前國內(nèi)使用的各種食品凍結(jié)裝置，由于性能不同，其凍結(jié)速度有很大差異，一般范圍為0.2-100cm/h。例如食品在吹風(fēng)冷庫中凍結(jié)，其凍結(jié)速度為0.2cm/h，屬慢速凍結(jié)；食品在吹風(fēng)凍結(jié)裝置中凍結(jié)，其凍結(jié)速度為0.5-3cm/h,屬中速凍結(jié)；食品在流態(tài)化凍結(jié)裝置中凍結(jié)，凍結(jié)速度為5-10cm/h，在液氮凍結(jié)裝置中凍結(jié)，凍結(jié)速度為10-100cm/h，均屬于快速凍結(jié)。,三.食品凍藏時的物理變化,1.冰結(jié)晶的長大凍結(jié)食品中冰結(jié)晶是不穩(wěn)定的，大小也不全部均勻一致。在凍結(jié)貯藏過程中，如果凍藏溫度經(jīng)常變動，凍結(jié)食品中微細(xì)的冰結(jié)晶量會逐漸減少、消失，大的冰結(jié)晶逐漸生長，變得更大，整個冰結(jié)晶數(shù)量大大減少，這種現(xiàn)象稱為冰結(jié)晶的長大。食品在凍結(jié)過程中，冰結(jié)晶在生長；凍藏的過程中，由于凍藏期很長，再加上溫度波動等因素，冰結(jié)晶就有充裕的時間長大。,冰結(jié)晶的長大，其原因主要在于蒸氣壓差的存在。凍結(jié)食品中還有殘留未凍結(jié)的水溶液，其水蒸氣壓大于冰結(jié)晶的水蒸氣壓；在冰結(jié)晶中因粒子大小不同，即使同一溫度下，其水蒸氣壓也各異。小冰晶的表面張力大，其水蒸氣壓要比大冰晶的水蒸氣壓高。水蒸氣總是從蒸氣壓高的一方向蒸氣壓低的一方移動，因而小冰晶的水蒸氣不斷地移向大冰晶的表面，并凝結(jié)在它的表面，使大冰晶越長越大，小冰晶逐漸減少、消失。,這樣的水蒸氣移動速度極其緩慢，所以只有在凍結(jié)食品長期貯藏時才需要考慮此問題。,另外，凍結(jié)食品的表面與中心部位之間有溫度差，從而產(chǎn)生蒸氣壓差。如果凍藏室的溫度經(jīng)常變動，當(dāng)室內(nèi)空氣溫度高于凍結(jié)食品溫度時，凍結(jié)食品表面的溫度也會高于中心部位的溫度，表面冰結(jié)晶的水蒸氣壓高于中心部位冰結(jié)晶的水蒸氣壓，在蒸氣壓差的作用下，水蒸氣從食品表面向中心部擴散，促使中心部位微細(xì)的冰結(jié)晶生長、變大。這種現(xiàn)象持續(xù)發(fā)生，就會使食品快速凍結(jié)生成的微細(xì)冰晶變成緩慢凍結(jié)時生成的大塊冰晶，給細(xì)胞組織造成破壞。,為了減少凍藏過程中因冰結(jié)晶的長大給凍結(jié)食品的品質(zhì)帶來的不良影響，可從二個方面采取措施來加以防止：采用快速深溫凍結(jié)方式，使食品中90的水分在凍結(jié)過程中來不及移動，就在原位置變成微細(xì)的冰結(jié)晶，其大小、分布都較均勻。同時由于凍結(jié)終溫低，提高了食品的凍結(jié)率，使食品中殘留的液相減少，從而減少凍結(jié)貯藏中冰結(jié)晶的長大。凍結(jié)貯藏室的溫度要盡量低，并要保持穩(wěn)定、少變動，特別要避免-18以上的溫度變動。,2.干耗與凍結(jié)燒,食品在冷卻、凍結(jié)、凍藏的過程中都會發(fā)生干耗，因凍藏期限最長，干耗問題也更為突出。凍結(jié)食品的干耗主要是由于食品表面的冰結(jié)晶直接升華而造成的。,食品,冷藏室,空氣冷卻器蒸發(fā)器,速凍食品失去熱量，受到冷卻，同時水蒸氣壓差使速凍食品表面的冰晶不斷升華。由于蒸發(fā)管表面的溫度低，空氣被冷卻，在蒸發(fā)管表面達到露點，水蒸氣便凝結(jié)成霜附著在管的表面。,在凍藏室內(nèi)，由于凍結(jié)食品表面的溫度、室內(nèi)空氣溫度和空氣冷卻器蒸發(fā)管表面的溫度三者之間存在著溫度差，因而也形成了水蒸氣壓差。,凍結(jié)食品表面的溫度如高于凍藏室內(nèi)空氣的溫度，凍結(jié)食品進一步被冷卻，同時由于存在水蒸氣壓差，凍結(jié)食品表面的冰結(jié)晶升華，跑到空氣中去。這部分含水蒸氣較多的空氣，吸收了凍結(jié)食品放出的熱量，密度減小向上運動，當(dāng)流經(jīng)空氣冷卻器時，就在溫度很低的蒸發(fā)管表面水蒸氣達到露點，凝結(jié)成霜。冷卻并減濕后的空氣因密度增大而向下運動，當(dāng)遇到凍結(jié)食品時，因水蒸氣壓差的存在，食品表面的冰結(jié)晶繼續(xù)向空氣中升華。,當(dāng)凍藏室的圍護結(jié)構(gòu)隔熱不好，外界傳入的熱量多；凍藏室內(nèi)收容了品溫較高的凍結(jié)食品；凍藏室內(nèi)空氣溫度變動劇烈；凍藏室內(nèi)蒸發(fā)管表面溫度與空氣溫度之間溫差太大；凍藏室內(nèi)空氣流動速度太快等時都會使凍結(jié)食品的干耗現(xiàn)象加劇。,開始時僅僅在凍結(jié)食品的表面層發(fā)生冰晶升華，長時間后逐漸向里推進，達到深部冰晶升華。這樣不僅使凍結(jié)食品脫水，造成質(zhì)量損失，而且冰晶升華后留存的細(xì)微空穴大大增加了凍結(jié)食品與空氣的接觸面積。在氧的作用下，食品中的脂肪氧化酸敗，表面發(fā)生黃褐變，使食品的外觀損壞，食味、風(fēng)味、質(zhì)地、營養(yǎng)價值都變差，這種現(xiàn)象稱為凍結(jié)燒(Freezerburn)。凍結(jié)燒部分的食品含水率非常低，接近2%-3，斷面呈海綿狀，蛋白質(zhì)脫水變性，食品質(zhì)量嚴(yán)重下降。,可采用加包裝或鍍冰衣的方法，預(yù)防干耗。食品包裝時，內(nèi)包裝材料要盡量緊貼凍品，如果兩者之間有空氣間隙，水蒸氣蒸發(fā)、冰晶升華仍可能在包裝袋內(nèi)發(fā)生，參見圖5-1。經(jīng)過冷卻器冷卻、減濕后的冷空氣流經(jīng)包裝袋時，包裝袋內(nèi)側(cè)的空氣被冷卻，水蒸氣壓pa2下降。凍品表面的水蒸氣壓pf高于包裝袋內(nèi)側(cè)的水蒸氣壓pa2，水蒸氣就從凍品表面向此空氣間隙移動，并在包裝材料的內(nèi)側(cè)凝結(jié)成霜，其結(jié)果使包裝袋內(nèi)凍結(jié)食品表面仍會干燥。,四.食品凍藏時的化學(xué)變化,1.蛋白質(zhì)的凍結(jié)變性食品中的蛋白質(zhì)在凍結(jié)過程中會發(fā)生凍結(jié)變性，在凍藏過程中，因凍藏溫度的變動和冰結(jié)晶的長大，會增加蛋白質(zhì)的凍結(jié)變性程度。,通常認(rèn)為，凍藏溫度低，蛋白質(zhì)的凍結(jié)變性程度小。魚類因魚種不同，其蛋白質(zhì)的凍結(jié)變性程度有很大差異，這與魚肉蛋白質(zhì)本身的穩(wěn)定性有關(guān)。例如鱈魚肉的蛋白質(zhì)很容易凍結(jié)變性。,此外，魚肉蛋白質(zhì)的凍結(jié)變性還受到共存物質(zhì)的影響。脂肪的存在，特別是磷脂質(zhì)的分解產(chǎn)生的游離脂肪酸，是促進蛋白質(zhì)變性的因素。鈣、鎂等水溶性鹽類會促進魚肉蛋白質(zhì)凍結(jié)變性，而磷酸鹽、糖類、甘油等可減少魚肉蛋白質(zhì)的凍結(jié)變性。把鱈魚肉浸在0.5的焦磷酸鈉水溶液中，或者是浸在0.5焦磷酸鈉與三聚磷酸鈉的混合水溶液中，以后分別放在-50、-30、-90溫度下凍結(jié)，并在-26凍藏約2個月，與沒有經(jīng)過處理的鱈魚肉相比較，其解凍流出液少，流出液中所含的脫氧核糖核酸中的磷(DNAP)量也少，因此認(rèn)為磷酸鹽類對于抑制蛋白質(zhì)凍結(jié)變性和肌肉組織的變化有一定的效果。,2.脂類的變化,冷凍魚脂類的變化主要表現(xiàn)為水解、氧化以及由此產(chǎn)生的油燒。魚類按含脂量的多少可分為多脂魚和少脂魚。多脂魚大多為洄游性魚類，少脂魚大多為底棲性魚類。,魚的脂類分為組織脂肪和貯藏脂肪，它們主要是甘油三酸酯，還有一些其他脂類，如磷酸甘油酯、固醇類等。它們在脂酶和磷脂酶的作用下水解，產(chǎn)生游離脂肪酸。魚類的脂肪酸大多為不飽和脂肪酸，特別是一些多脂魚，如鯡魚、鯖魚，其高度不飽和脂肪酸的含量更多，主要分布在皮下靠近側(cè)線的暗色肉中，即使在很低的溫度下也保持液體狀態(tài)。,魚類在凍藏過程中，脂肪酸往往因冰晶的壓力由內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表層中，因此很容易在空氣中氧的作用下發(fā)生自動氧化，產(chǎn)生酸敗臭。脂肪酸敗并非是油燒，只有當(dāng)與蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物共存時，脂類氧化產(chǎn)生的羧基與氨基反應(yīng)，脂類氧化產(chǎn)生的游離基與含氮化合物反應(yīng)，氧化脂類互相反應(yīng)，其結(jié)果使冷凍魚發(fā)生油燒，產(chǎn)生褐變。,魚類在凍藏過程中，脂類發(fā)生變化的產(chǎn)物中還存在有毒物質(zhì)，例如丙二醛等，對人體健康有害。另外，脂類的氧化會促進魚肉凍藏中的蛋白質(zhì)變性和色素的變化，使魚體的外觀惡化，風(fēng)味、口感及營養(yǎng)價值下降。,由于冷凍魚的油燒主要是由脂類氧化引起的，因此可采取下列措施加以防止：采用鍍冰衣、包裝等方法，隔絕或減少冷凍魚與空氣中氧的接觸。降低水產(chǎn)品的凍藏溫度，盡可能使反應(yīng)基質(zhì)，即高度不飽和脂肪酸凝固化，就可大大降低脂類氧化反應(yīng)的速度。許多試驗證明，凍藏溫度在-35以下，才能有效地防止脂類氧化。同時庫溫要穩(wěn)定、少變動。凍藏室要防止氨的泄漏，因為環(huán)境中有氨會加速冷凍魚的油燒。另外，鱉魚等魚類最好不要與其他魚類同室貯藏。使用脂溶性抗氧化劑，最好用天然抗氧化劑。,3.色澤的變化凍結(jié)食品在凍藏過程中，除了因制冷劑泄漏造成變色（例如氨泄漏時，胡蘿卜的橘紅色會變成藍色，洋蔥、卷心菜、蓮子的白色會變成黃色）外，其他凡在常溫下發(fā)生的變色現(xiàn)象，在長期的凍藏過程中都會發(fā)生，只是進行的速度十分緩慢。,脂肪的變色如前所述，多脂肪魚類如帶魚、沙丁魚等，在凍藏過程中因脂肪氧化會發(fā)生氧化酸敗，嚴(yán)重時還會發(fā)粘，產(chǎn)生異味，喪失食品的商品價值。,蔬菜的變色,植物細(xì)胞的表面有一層以纖維素為主要成分的細(xì)胞壁，它沒有彈性。當(dāng)植物細(xì)胞凍結(jié)時，細(xì)胞壁就會脹破，在氧化酶的作用下，果蔬類食品容易發(fā)生褐變。所以蔬菜在速凍前一般要將原料進行燙漂處理，破壞過氧化酶，使速凍蔬菜在凍藏中不變色。如果燙漂的溫度與時間不夠，過氧化酶失活不完全，綠色蔬菜在凍藏過程中會變成黃褐色；如果燙漂時間過長，綠色蔬菜也會發(fā)生黃褐變，這是因為蔬菜葉子中含有葉綠素而呈綠色，當(dāng)葉綠素變成脫鎂葉綠素時，葉子就會失去綠色而呈黃褐色，酸性條件會促進這個變化。蔬菜在熱水中燙漂時間過長，蔬菜中的有機酸溶入水中使其變成酸性的水，會促進發(fā)生上述變色反應(yīng)。所以正確掌握蔬菜燙漂的溫度和時間，是保證速凍蔬菜在凍藏中不變顏色的重要環(huán)節(jié)。,紅色魚肉的褐變,紅色魚肉的褐變，最有代表性的是金槍魚肉的褐變。金槍魚是一種經(jīng)濟價值較高的魚類，日本人有食金槍魚肉生魚片的習(xí)慣。金槍魚肉在-20下凍藏2個月以上，其肉色由紅色向暗紅色、紅褐色、褐紅色、褐色轉(zhuǎn)變，作為生魚片的商品價值下降。這種現(xiàn)象的發(fā)生，是由于肌肉中的肌紅蛋白被氧化，生成氧化肌紅蛋白的緣故。,金槍魚是紅肉魚類，肌肉中含有大量的肌紅蛋白。當(dāng)魚類死后，因肌肉中供氧終止，肌紅蛋白與氧分離成還原型狀態(tài)，呈暗紅色。如果把魚肉切開放置在空氣中，還原型肌紅蛋白就從切斷面獲得氧氣，并與氧結(jié)合生成氧合肌紅蛋白，呈鮮紅色。如果繼續(xù)長時間放置，含有二價鐵離子的氧合肌紅蛋白和還原型肌紅蛋白都會自動氧化，生成含有三價鐵離子的氧化肌紅蛋白，呈褐色。,凍藏溫度為-18時，金槍魚肉的褐變較為顯著，貯藏2個月后，氧化肌紅蛋白生成率已達50。隨著凍藏溫度的降低，肌紅蛋白氧化的速度減慢，褐變推遲發(fā)生。當(dāng)凍藏溫度在-35-78范圍內(nèi)時，氧化肌紅蛋白的生成率的變化不大，色澤保持時間長。因此，為了防止凍結(jié)金槍魚肉的變色，凍藏溫度至少要在-35以下，如果采用-60的超低溫冷庫，保色效果更佳。,蝦的黑變,蝦類在凍結(jié)貯藏中，其頭、胸、足、關(guān)節(jié)及尾部常會發(fā)生黑變，出現(xiàn)黑的斑點或黑箍，使商品價值下降。產(chǎn)生黑變的原因主要是氧化酶（酚酶或酚氧化酶）使酪氨酸氧化，生成黑色素所致。芋類和水果因凍結(jié)造成細(xì)胞破壞而出現(xiàn)的褐變現(xiàn)象與此類似。黑變的發(fā)生與蝦的鮮度有很大關(guān)系。新鮮的蝦凍結(jié)后，因酚酶無活性，凍藏中不會發(fā)生黑變；而不新鮮的蝦其氧化酶活性化，在凍結(jié)貯藏中就會發(fā)生黑變。,防止的方法是煮熟后凍結(jié)，使氧化酶失去活性；摘除酪氨酸含量高、氧化酶活性強的內(nèi)臟、頭、外殼，洗去血液后凍結(jié)。由于引起蝦黑變的酶類屬于需氧性脫氫酶類，故采用真空包裝是有效的。另外用水溶性抗氧化劑浸漬后凍結(jié)，凍后再用此溶液鍍冰衣，凍藏中也可取得較好的保色效果。,鱈魚肉的褐變鱈魚肉在凍結(jié)貯藏中會發(fā)生褐變，這是還原糖與氨化合物的反應(yīng)，也叫美拉德(Maillard)反應(yīng)造成的。鱈魚死后，魚肉中的核酸系物質(zhì)反應(yīng)生成核糖，然后與氨化合物反應(yīng)，以N-配糖體、紫外光吸收物質(zhì)、熒光物質(zhì)作為中間體，最終聚合生成褐色的類黑精，使鱈魚肉發(fā)生褐變。-30以下的低溫貯藏可防止核酸系物質(zhì)分解生成核糖，也可防止美拉德反應(yīng)發(fā)生。此外，魚的鮮度對褐變有很大的影響，因此一般應(yīng)選擇鮮度好、死后僵硬前的鱈魚進行凍結(jié)。,箭魚肉的綠變凍結(jié)箭魚的肉呈淡紅色，在凍結(jié)貯藏中其一部分肉會變成綠色，這部分肉稱為綠色肉。這種綠色肉在白皮、黑皮的旗魚類中也能看到，通常出現(xiàn)在魚體沿脊骨切成2片的內(nèi)面。綠變現(xiàn)象的發(fā)生，是由于魚的鮮度下降，因細(xì)菌作用生成的硫化氫與血液中的血紅蛋白或肌紅蛋白反應(yīng)，生成綠色的硫血紅蛋白或硫肌紅蛋白而造成的。此現(xiàn)象目前除注意凍結(jié)前的鮮度保持外，別無他法防止。,紅色魚的退色含有紅色表皮色素的魚類，在凍結(jié)貯藏過程中常可見到退色現(xiàn)象，如紅娘魚、帶紋紅鲉等。這種退色受光的影響很大，紫外光線350-360nm照射時，退色現(xiàn)象特別顯著。紅色魚的退色是由于魚皮紅色色素的主要成分類胡蘿卜素被空氣中氧氧化的結(jié)果。當(dāng)有脂類共存時，其色素氧化與脂類氧化還有相互促進作用。降低凍藏溫度可推遲紅色魚的退色。以紅娘魚為例，-3下，35d退色；-18下，50d退色；-30下，75d退色。此外，用不透紫外光的玻璃紙包裝；用0.1-0.5的抗壞血酸鈉或山梨酸鈉溶液浸漬后凍結(jié)，并用此溶液鍍冰衣，對防止紅色魚的退色均有效果。,五.凍結(jié)食品的解凍,1.解凍的一般概念凍結(jié)食品在消費或加工之前一定要經(jīng)過解凍過程。解凍是使凍結(jié)品融解，恢復(fù)到凍前新鮮狀態(tài)的過程。從某種意義上講，解凍可視為凍結(jié)的逆過程。由于凍結(jié)食品在自然放置下亦會解凍，所以解凍易被人們忽視。隨著凍結(jié)食品上市量的增加，特別是凍結(jié)已作為食品加工業(yè)原料的主要保存手段，因此必須重視解凍工序，使解凍原料在數(shù)量和質(zhì)量方面都得到保證，才能滿足食品加工業(yè)生產(chǎn)的需要，生產(chǎn)出高品質(zhì)的后繼加工產(chǎn)品。,解凍過程中，凍結(jié)食品吸收熱量，溫度隨著時間的推移而上升，見圖6-1。從圖中可以看到，解凍溫度曲線與凍結(jié)曲線大致呈相反的形狀，但是解凍過程比凍結(jié)過程需要更長的時間。這是因為解凍時首先是凍品表層的冰晶融解成水，由于冰的熱導(dǎo)率為2.33W(mK)，而水的熱導(dǎo)率為0.58W(mK)，因此，隨著解凍過程的進行，傳向凍品深層的熱量逐漸減少，使解凍速度越來越慢。而凍結(jié)過程則正好相反，是越來越快地進行的。這樣造成解凍時間比凍結(jié)時間長。,與凍結(jié)過程相類似，解凍時在0-5時曲線最為平緩。對于凍結(jié)來講，0-5是最大冰晶生成帶；對于解凍來講，0-5是最大冰晶融解帶。與凍結(jié)時要盡快通過這一溫度帶的原因相同，解凍時也希望盡快通過這一溫度帶，以避免出現(xiàn)食品變色，有異味、異臭和蛋白質(zhì)變性等不良變化。,經(jīng)過大量深人的研究，特別是通過冷凍顯微鏡的觀察，知道解凍時水向細(xì)胞內(nèi)的滲透速度非常迅速，在極短的時間內(nèi)細(xì)胞就吸水復(fù)原了，即使吸水性能弱的細(xì)胞，也只需要幾分鐘的吸水時間。故現(xiàn)在普遍提倡快速解凍。,對會發(fā)生解凍僵硬現(xiàn)象的凍品不能采用快速解凍方法。解凍僵硬是指去骨的新鮮肉在死后未達到僵硬就快速凍結(jié)，然后冷藏，經(jīng)過一段時間后解凍，隨著品溫的上升，肌肉中出現(xiàn)的死后僵硬現(xiàn)象，主要征候是解凍時肌肉顯著收縮變形，液汁流失量增大，有較硬的口感等。這種現(xiàn)象在去骨的鯨魚肉中最為顯著，在紅色的金槍魚肉和鯉魚肉中也有發(fā)生。,解凍終溫對解凍品的質(zhì)量影響很大。一般要求解凍終溫由解凍食品的用途決定。用作加工原料的凍品，以解凍到能用刀切斷為準(zhǔn)，此時的中心溫度大約為5。解凍介質(zhì)的溫度不宜太高，不能為了提高解凍速度而提高解凍介質(zhì)的溫度。此溫度不宜超過10-15。,植物性食品如速凍蒜苗、速凍小青豆等，不宜在烹調(diào)前進行解凍，而應(yīng)直接下鍋烹調(diào)。應(yīng)該講，烹調(diào)過程本身就是一個解凍過程。,2.解凍方法與裝置,2.1空氣解凍裝置空氣解凍又稱自然解凍，是一種最簡便的解凍方法。該方法是依靠空氣把熱量傳遞給凍品，使凍品升溫、解凍?？諝饨鈨龅乃俣热Q于空氣流速、空氣溫度和食品與空氣之間的溫差等多種因素。空氣解凍可分為間歇式和連續(xù)式的兩種。,鐵制的容器內(nèi)通入壓力為(2-v3)X105Pa的壓縮空氣，容器內(nèi)的溫度為1520，由于壓力升高，凍品的凍結(jié)點降低。故在同樣解凍介質(zhì)溫度下，它就易于融化，解凍時間縮短，解凍品質(zhì)量也較好。啟動冷卻器3和鼓風(fēng)機2，使冷空氣以1-2m/s的速度在容器內(nèi)流動，這樣等于是用了加壓和流動空氣相組合的解凍方式，解凍速度提高更多。采用這種解凍方法，壓力、風(fēng)速與解凍時間之間有密切的關(guān)系，,解凍時利用低溫高濕空氣進行。鼓風(fēng)機把解凍室中的空氣抽出，送進氣液接觸器。在氣液接觸器中，空氣得到高效率的加濕和熱交換，并被除塵、除菌、脫臭，得到凈化后被送到解凍室中循環(huán)，當(dāng)它與凍品接觸時，就在凍品表面凝結(jié)并放出凝結(jié)潛熱，使凍品升溫而被解凍